2017 Fiscal Year Research-status Report
ジトピック認識特性を有するESIPT型蛍光色素の開発
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17K05842
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| Research Institution | Chitose Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
坂井 賢一 千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (50342788)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 蛍光 / クロミズム / 水素結合 / 励起状態分子内プロトン移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、外部からの複数の刺激(信号)に応答して蛍光特性が多彩に変化する新規ESIPT(励起状態分子内プロトン移動)型蛍光色素の開発を目的にしている。H２９年度は、前年度報告したESIPT型色素のBTImPで観測された、酸とアニオンの共存下で実現する単一色素からの全色蛍光発光現象のメカニズム解明を第一に研究を進めた。BTImPはフェノールの2位と6位の炭素にそれぞれイミダゾール(Im)環、及びベンゾチアゾール(BT)環を配置した構造を持ち、フェノールの水酸基がImの窒素、もしくはBTの窒素のどちらかと水素結合出来るよう設計された色素である。元々水素結合はIm側に形成されており緑色のESIPT蛍光を与えるが、酸添加後、Imのプロトン化で水素結合がBT側に切替わり橙色のESIPT蛍光へと変化する。様々な条件下での蛍光スペクトル測定や1H-および15N-NMR測定により、プロトン化されたBTImPは過塩素酸イオンまたはテトラフルオロホウ酸イオンを認識・結合し、その結果BT側の水素結合が切断されることでESIPT蛍光よりエノール型からの蛍光が優勢になることが、蛍光色を橙から赤、白、青へと劇的に変化させる原因であることを証明した(Chem. Eur. J. に投稿し掲載済み)。一方、新たなジトピック応答性ESIPT色素の開発も進め、酸化還元活性の向上を目的としたチオフェン連結型やアントラセン連結型のESIPT色素を合成した。また、ドナー・アクセプター間での電荷移動やプロトン移動を外部刺激として想定した２成分蛍光制御システムで構成要素となるESIPT色素の開発も同時に進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ESIPT色素BTImPの酸・アニオン認識による全色蛍光発光現象を解明するには、様々な条件設定での多くの測定や解析を要したが、当初の計画通り、初年度にそのメカニズムを明らかにし、論文投稿に漕ぎ着けることが出来た。一方で、新規ESIPT色素の開発も進め、興味深い蛍光特性を示す試料も確認されている。今後詳細を調べる予定であるが、その中には水分子を特異的に認識して劇的に蛍光色を変えるESIPT色素も得られており、需要度が高い有機溶媒中の水分子センサーとしての可能性も探る予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当面は現在までに合成に成功している新規ESIPT色素の評価を重点的に進める一方、新たなESIPT基本骨格の設計や合成にも着手し、特に固体状態でジトピック応答が可能な新規蛍光材料の開発を視野に入れる。
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